-
Stand der Technik
-
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.
-
Beispielsweise ist aus der
DE 199 50 760 A1 ein Brennstoffeinspritzventil mit einem piezoelektrischen oder magnetostriktiven Aktormodul bekannt, welches in Wirkverbindung mit einer Ventilnadel steht. Die Ventilnadel weist an ihrem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper auf, der mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Ein Koppler, welcher zur Hubübersetzung und zum Ausgleich von Längenänderungen von Bauteilen des Brennstoffeinspritzventils, insbesondere des Aktors, dient, ist abströmseitig des Aktormoduls angeordnet. Der Koppler weist zwei gegeneinander axial bewegliche Abschnitte auf, die mittels eines spiralförmigen Federelements in axialer Richtung auseinander gedrückt und damit vorgespannt werden.
-
Nachteilig bei dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß ein spiralförmiges Federelement relativ viel Bauraum beansprucht.
-
Die
DE 195 19 192 C1 offenbart ein Einspritzventil für Kraftstoffeinspritz-Systeme, mit einer in einem Ventilgehäuse angeordneten Düsennadel, die zumindest eine Einspritzdüsenöffnung öffnen und schließen kann, einem Kraftstoffzulauf, der über jeweils einen Druckraum mit zwei unterschiedlichen Steuerflächen der Düsennadel hydraulisch in Verbindung steht, und einer Ansteuereinrichtung, die eine Ventilnadel ansteuert, um eine der Steuerflächen zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzung druckmässig zu entlasten. Einer der Druckräume steht mit dem Kraftstoffzulauf über eine Primärdrossel sowie mit einem Entlastungsraum über eine Sekundärdrossel in Verbindung. Nicht gezeigt wird jedoch, dass die verwendete Feder eine Tellerfeder ist sowie das in die zweite Ausnehmung ein Zwischenstück eingreift, wobei radial, zwischen der zweiten Ausnehmung und dem Zwischenstück, ein zweites Spiel verbleibt, das durch einen zweiten Spalt gebildet ist.
-
Die
DE 100 07 733 A1 beschreibt ein Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff unter hohem Druck in den Verbrennungsraum einer Brennkraftmaschine, mit einer eine axial verschiebbare Düsennadel aufweisenden Einspritzdüse, einem mit einer elektrischen Spannung beaufschlagten Aktor zur Betätigung der Düsennadel, einer Kraftstoffleitung, die in eine mit der Einspritzdüse verbundene Kraftstoffkammer mündet. Nicht gezeigt wird jedoch, dass die verwendete Feder eine Tellerfeder ist sowie das in die zweite Ausnehmung ein Zwischenstück eingreift, wobei radial, zwischen der zweiten Ausnehmung und dem Zwischenstück, ein zweites Spiel verbleibt, das durch einen zweiten Spalt gebildet ist.
-
Die
US 2002/0056768 A1 zeigt ein Verfahren und einen Aufbau um die temperaturbedingte Ausdehnung in einem Kraftstoffeinspritzventil zu kompensieren. Das Gerät besitzt einen magnetohydraulischen Kompensator, welcher magnetisch aktive Flüssigkeit beinhaltet, die in Kontakt mit der Einspritzeinheit steht. In diesem Dokument wird nicht gezeigt, dass in die zweite Ausnehmung ein Zwischenstück eingreift, wobei radial, zwischen der zweiten Ausnehmung und dem Zwischenstück, ein zweites Spiel verbleibt, das durch einen zweiten Spalt gebildet ist.
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Baugröße bei gleichen elastischen Eigenschaften kleiner gewählt werden kann.
-
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
-
In einer ersten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils ist der Koppler zuströmseitig des Aktors angeordnet. Dadurch ist der Koppler leicht zugänglich und montierbar.
-
Vorteilhaft ist es zudem, die Tellerfeder in einer Ausnehmung anzuordnen. Die Tellerfeder ist dadurch leichter montierbar.
-
Außerdem ist es vorteilhaft, daß in die zweite Ausnehmung ein Zwischenstück mit einem radialen zweiten Spiel, das idealerweise 2 bis 10 Mikrometer beträgt, in die zweite Ausnehmungen eingreift. Dadurch läßt sich in einfacher Weise ein zwischen dem Zwischenstück und dem ersten Abschnitt liegendes zweites Volumen bilden.
-
Vorteilhafterweise ist die zweite Ausnehmung zylindrisch insbesondere kreiszylindrisch oder rotationszylindrisch, und das Zwischenstück zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, rotationszylindrisch oder hohlzylindrisch, geformt. Der Koppler läßt sich so in einfacher Weise herstellen und Herstellungstoleranzen können mit geringerem Aufwand eingehalten werden.
-
Ist der das Spiel herstellende zweite Spalt, das erste Volumen und das zweite Volumen vollständig mit einem idealerweise aus einem Öl oder einem Gel bestehenden Hydraulikmedium gefüllt, so arbeitet der Koppler auch bei verschiedenen Temperaturen zuverlässig.
-
In einer weiteren Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils weist der zweite Abschnitt eine dritte Ausnehmungen auf, in die der erste Abschnitt mit einem durch einen Spalt gebildeten ersten radialen Spiel, welches idealerweise zwischen 2 und 10 Mikrometer beträgt, zumindest teilweise eingreift. Dadurch läßt sich in einfacher Weise ein zwischen dem ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt liegendes erstes Volumen bilden.
-
Vorteilhafterweise ist die dritte Ausnehmung und der erste Abschnitt zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch oder rotationszylindrisch, geformt. Der Koppler läßt sich so in einfacher Weise herstellen und Herstellungstoleranzen können mit geringerem Aufwand eingehalten werden.
-
Vorteilhaft ist es außerdem, daß ein flexibler Abschnitt den zweiten Abschnitt mit dem ersten Abschnitt verbindet und dabei einen Membranraum begrenzt. Der Membranraum läßt sich dadurch besonders einfach herstellen.
-
Im Weiteren ist es vorteilhaft, den Membranraum mittels zumindest einer Leitung mit dem ersten und/oder zweiten Volumen zu verbinden. Dadurch läßt sich daß hydraulische Verhalten des Kopplers, zusätzlich zur Drosselwirkung der Spalte, beeinflussen.
-
Vorteilhaft ist es weiterhin, den flexiblen Abschnitt als lochscheibenförmige Membran auszubilden. Der Membranraum läßt sich dadurch in einfacher Weise herstellen.
-
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils ist der erste Spalt, das erste Volumen und der Membranraum vollständig mit dem, idealerweise aus einem Öl oder einem Gel bestehenden Hydraulikmedium, gefüllt.
-
Zeichnung
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine vereinfachte schematische axiale Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil,
-
2 eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Kopplers und
-
3 eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich des Kopplers.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielhaft beschrieben. Übereinstimmende Bauteile sind dabei in den Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
-
Ein in 1 in einer axialen Schnittdarstellung gezeigtes erfindungsgemäßes Brennstoffeinspritzventil 1 dient insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer gemischverdichtenden, selbst- oder fremdgezündeten Brennkraftmaschine.
-
In einem Ventilgehäuses 5 sind eine Ventilnadel 6, ein Aktormodul 3 und ein hydraulischer Koppler 4 koaxial angeordnet. Die abströmseitig des Aktormoduls 3 angeordnete Ventilnadel 6 durchgreift das abströmseitig Ende des Ventilgehäuses 5 an einer in einem Ventilsitzkörper 9 ausgebildeten Abspritzöffnung 8. Am abströmseitigen Ende der Ventilnadel 6 ist ein Ventilschließkörpers 7 ausgebildet, der mit einer an dem Ventilsitzkörper 9 ausgebildeten Ventilsitzfläche 33 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Das Innere des Ventilgehäuses 5 wird durch ein lochscheibenförmiges Zwischenelement 10 in einen zuströmseitig liegenden Aktorraum 16 und einen abströmseitig liegenden Brennstoffraum 17 unterteilt. Das Zwischenelement 10 ist im Bereich seines Außenumfangs stoffschlüssig und hermetisch dicht mit den radial liegenden Seiten des Ventilgehäuses 5 gefügt. Das Zwischenelement 10 weist eine in diesem Ausführungsbeispiel zentriert liegende erste Ausnehmung 12 auf, durch die die Ventilnadel 6 hindurchgreift.
-
Der Aktorraum 16 wird im Bereich der in der ersten Ausnehmung 12 geführten Ventilnadel 6 durch eine Dichtung 13 gegenüber dem Brennstoffraum 17 abgedichtet. Die Dichtung 13 ist stoffschlüssig und hermetisch dicht mit der Ventilnadel 6 und dem Zwischenelement 10 verbunden, besteht beispielsweise aus Stahl und ist flexibel. Der Brennstoffraum 17 weist seitlich eine Brennstoffzuführung 11 auf, durch die dem Brennstoffraum 17 Brennstoff druckbehaftet zugeführt wird. Eine spiralförmige, die Ventilnadel 6 umlaufende Rückstellfeder 14 spannt die Ventilnadel 6 entgegen der Abspritzrichtung vor. Die Rückstellfeder 14 ist dabei zwischen dem Zwischenstück 10 und einem zuströmseitig davon angeordneten, an der Ventilnadel 6 fixierten Flansch 15 eingespannt. Die Federkraft der Rückstellfeder 14 zieht den Ventilschließkörper 7 bei dem in diesem Ausführungsbeispiel nach außen öffnenden Brennstoffeinspritzventil 1 in den Dichtsitz. Das zuströmseitige Ende des Ventilgehäuses 5 ist mit einem Deckel 21 hermetisch dicht verschlossen.
-
Das Aktormodul 3 besteht aus einem stabförmigen Aktor 2, einem als Rohrfeder ausgebildeten Federelement 20, einem plattenförmigen, auf dem zuströmseitigen Ende des Aktors 2 aufliegenden Aktorfuß 19 und einem auf dem abströmseitigen Ende des Aktors 2 aufliegenden Aktorkopf 18. Das Federelement 20 ist an den sich zugewandten Seiten von Aktorkopf 18 und Aktorfuß 19 gefügt und drückt den Aktor 2 zwischen dem Aktorkopf 18 und Aktorfuß 19 mit einer Vorspannung zusammen.
-
Der hydraulische Koppler 4 weist im wesentlichen einen zylinderförmigen ersten Abschnitt 23 und einen zylinderförmigen zweiten Abschnitt 24 auf. Im zweiten Abschnitt 24 ist zuströmseitig eine dritte hohlzylinderförmige Ausnehmungen 34 angeordnet, in die der erste Abschnitt 23 eingreift. Ein zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnetes erstes Volumen 36 ist durch die axiale Verschiebbarkeit des ersten Abschnitts 23 gegenüber dem zweiten Abschnitt 24 variierbar. Abströmseitig, koaxial im ersten Abschnitt 23 angeordnet, befindet sich eine ebenfalls hohlzylindrische zweite Ausnehmung 30. In der zweiten Ausnehmung 30 ist eine Tellerfeder 28 fest gefügt. Die Tellerfeder 28 stützt sich andererseits am Boden der zylindrischen dritten Ausnehmungen 34 ab und drückt somit den ersten Abschnitt 23 und den zweiten Abschnitt 24 auseinander. Der zweite Abschnitt 24 stützt sich wiederum mit seiner abströmseitigen Seite auf der zuströmseitigen Seite des Aktorfußes 19 auf. Der erste Abschnitt 23 stützt sich dabei mit seiner zuströmseitigen Seite über ein stabförmiges Verbindungsstück 22 an der Innenseite des Deckels 21 ab.
-
Der erste Abschnitt 23 ist mit einem in 2 und 3 dargestellten ersten Spiel 35, welches idealerweise zwischen 2 und 10 Mikrometer beträgt und durch einen in 2 und 3 dargestellten ersten Spalt 27 erzeugt ist, in der dritten Ausnehmungen 34 geführt. Das Verhältnis der minimalen Eingreiftiefe des ersten Abschnitts 23 in die dritte Ausnehmung 34 zum Durchmesser des ersten Abschnitt 23 ist so bemessen, daß sich der zweite Abschnitt 23 nicht verkannten kann. Zuströmseitig des ersten Abschnitts 23 und des zweiten Abschnitts 24 ist ein membranartiger und lochscheibenförmiger flexibler Abschnitt 26 angeordnet. Der flexible Abschnitt 26 ist im Bereich seines Außenumfangs hermetisch dicht an der zuströmseitigen Seite des zweiten Abschnitts 24 gefügt und im Bereich seines Innenumfangs auf der zuströmseitigen Seite des ersten Abschnitts 23 hermetisch dicht gefügt.
-
Der flexible Abschnitt 26, der erste Abschnitt 23 und der zweite Abschnitt 24 begrenzen dabei einen Membranraum 29, wobei der in 2 und in 3 dargestellte erste Spalt 27 den Membranraum 29 mit dem ersten Volumen 36 verbindet. Der Membranraum 29, der erste Spalt 27 und das erste Volumen 36 mit der zweiten Ausnehmungen 30 sind vollständig mit einem ölartigen, gasfreien und inkompressiblen Hydraulikmedium ohne Überdruck gefüllt. Das Hydraulikmedium kann in anderen Ausführungsbeispielen auch durch den flexiblen Abschnitt 26 unter einer ständigen Vorspannung bzw. unter einem ständigen Überdruck gehalten werden. Die Bildung von Gasblasen im Hydraulikmedium läßt sich in dieser Weise auch bei hohen Betriebstemperaturen verhindern. Der flexible Abschnitt 26 ist durch die Auswahl der Materialien und/oder durch Beschichtung diffusionsdicht.
-
Wird der Aktor 2 über eine nicht dargestellte elektrische Leitung erregt, so dehnt er sich schnell aus. Da das Hydraulikmedium über das erste Spiel 35 nicht schnell genug vom ersten Volumen 36 in den Membranraum 29 abfließen kann, verhält sich der Koppler 4 sehr hart, wodurch die Längenausdehnung des Aktors 2 fast vollständig auf die Ventilnadel 6 wirkt. Die Ventilnadel 6 wird entgegen der Vorspannkraft der Rückstellfeder 14 axial in Abspritzrichtung bewegt. Dadurch öffnet der Dichtsitz und der über die Brennstoffzuführung 11 und den Brennstoffraum 17 zugeleitete Brennstoff wird über die Abspritzöffnung 8 in den nicht dargestellten Brennraum abgespritzt. Langsame Längenänderungen des Aktors 2 werden durch den Austausch von Hydraulikmedium zwischen dem ersten Volumen 36 und dem Membranraum 29 ausgeglichen.
-
2 zeigt eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im Bereich des Kopplers 3, ähnlich dem Ausführungsbeispiel aus 1. Deutlich sichtbar ist das schematisch dargestellte Spiel 35, welches idealerweise zwischen 2 und 10 Mikrometer beträgt und durch den ersten Spalt 27 erzeugt ist. Wie bereits beschrieben, verbindet der in diesem Ausführungsbeispiel als Ringspalt ausgeführte erste Spalt 27 das erste Volumen 36 mit dem Membranraum 29. In dem in dieser Figur gezeigten Ausführungsbeispiel verbindet neben dem ersten Spalt 27 eine Leitung 31, welche als dünne Bohrung ausgeführt ist, das erste Volumen 36 mit dem Membranraum 29. Die Leitung 31 mündet dabei in die zweite Ausnehmungen 30. Außerdem ist der flexible Abschnitt 26 im Bereich seines Außenumfangs an der radialen Außenfläche des zweiten Abschnitts 24 hermetisch dicht gefügt. Die hydraulischen Eigenschaften des Kopplers 3 lassen sich durch die Leitung 31 vorteilhaft verändern.
-
3 zeigt eine ausschnittsweise schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 im Bereich des Kopplers 3, ähnlich dem Ausführungsbeispiel aus 2. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel aus 2 weist der hydraulische Koppler 3 ein zweites Volumen 37 auf, welches durch ein idealerweise 2 bis 10 Mikrometer betragendes zweites Spiel 38, das durch einen zweiten Spalt 39 erzeugt ist, mit dem ersten Volumen 36 in Verbindung steht. Der zweite Spalt 39 ist zwischen der radialen Außenfläche eines Zwischenstücks 32 und den radialen Innenflächen der zweiten Ausnehmungen 30 in Form eines Ringspalt gebildet. Das rotationszylindrische Zwischenstück 32 greift teilweise in die hohlzylindrische zweite Ausnehmung 30 ein.
-
Die am Boden der zweiten Ausnehmung 30 angeordnete Tellerfeder 28 stützt sich andererseits an dem in die zweiten Ausnehmung 30 eingreifenden Ende des Zwischenstücks 32 ab und drückt das Zwischenstück 32 auf den Boden der dritten Ausnehmungen 34. Das Zwischenstück 32 liegt dabei plan auf dem Boden der dritten Ausnehmung 34 auf. Die Tellerfeder 28 drückt somit über das Zwischenstück 32 den ersten Abschnitt 23 und den zweiten Abschnitt 24 auseinander.
-
Das Zwischenstück 32 kann auch eine Kugel sein.
-
In anderen Ausführungsbeispielen kann das Zwischenstück 32 hohl sein, wobei das der Tellerfeder 28 zugewandte Ende geschlossen ist. Ebenso kann eine Leitung 31 den Membranraum 29 mit dem ersten Volumen 36, mit dem zweiten Volumen 37 und/oder mit dem zweiten Spalt 39 verbinden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und kann z. B. auch für nach innen öffnende Brennstoffeinspritzventile verwendet werden. Alle Merkmale der Ausführungsbeispiele sind beliebig miteinander kombinierbar.
